GelMA墨水的多尺度生物3D打印

來源： EngineeringForLife

為了實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)的功能化突破和應(yīng)用，生物3D打印的研究正逐步從“形似”向“神似”過渡。實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)功能化的目標(biāo)，關(guān)鍵在于選用合適的生物墨水。由于具有優(yōu)異的生物相容性及快速光交聯(lián)的特性，甲基丙烯�；�明膠（GelMA）已成為生物3D打印的明星墨水材料。因此，EFL團(tuán)隊(duì)也將GelMA墨水作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)材料。

除了生物墨水外，如何構(gòu)造高生物活性的組織結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)功能化的另一個(gè)關(guān)鍵步驟。由于GelMA墨水的孔隙僅能滿足100-200um尺度范圍內(nèi)的營養(yǎng)輸送，因此，要想實(shí)現(xiàn)打印結(jié)構(gòu)的功能化，一種思路是直接制造微尺度的GelMA結(jié)構(gòu)（微球、微絲等），另一種思路是制造具有多孔/流道的大尺寸結(jié)構(gòu)。第一種思路的難點(diǎn)在于如何批量快速穩(wěn)定制造GelMA微結(jié)構(gòu)，第二種思路的難點(diǎn)在于如何在大尺寸結(jié)構(gòu)打印的同時(shí)構(gòu)造多孔/流道網(wǎng)絡(luò)。為此，團(tuán)隊(duì)針對上述難題，從制造學(xué)角度，展開了生物3D打印方法及工藝研究，在此總結(jié)給大家，歡迎交流合作。

1. Small(IF=10.856)
電場輔助生物打印GelMA微球

一句話概括：發(fā)展了一種可量化生產(chǎn)的GelMA微球制造方法，其原理是通過高壓電場的吸附，通過油相的接收裝置收集后，使用可見光即可高效批量固化載細(xì)胞微球。

論文信息：Xie Mingjun, Gao Qing, Zhao Haiming, et al. Electro-Assisted Bioprinting of Low-Concentration GelMA Microdroplets, Small, 2019, 15(4):

2. Biomaterials Science(IF=5.251)
生物打印帶纖維GelMA微球
一句話概括：集成電場輔助和同軸生物3D打印，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載微絲的GelMA微球制造，大幅提升生物3D打印多細(xì)胞類器官結(jié)構(gòu)的能力。
論文信息：Xie Mingjun, Gao Qing, Qiu Jingjiang, et al. 3D biofabrication of microfiber-laden minispheroids: a facile 3D cell co-culturing system, Biomaterials Science, 2020, 8(1): 109-117.

3. Small(IF=10.856)
同軸生物打印GelMA微絲

一句話概括：基于流體懸繩效應(yīng)，發(fā)展出了異質(zhì)GelMA微絲的高通量同軸打印方法，應(yīng)用于體外血管模型構(gòu)建。
論文信息：Shao Lei, Gao Qing, Zhao Haiming, et al. Fiber-Based Mini Tissue with Controllable GelMA Microfibers, Small, 2018, 14(44): 1802187.

4. Advanced Healthcare Materials(IF=6.27)
載細(xì)胞GelMA微絲類器官，離臨床產(chǎn)品還有多遠(yuǎn)？

一句話概括：證明了載細(xì)胞GelMA微絲能發(fā)育為功能化組織、能快速批量穩(wěn)定制造、還能像細(xì)胞一樣被凍存，很有希望成為微組織銀行中的批量存儲(chǔ)單元，具備后續(xù)臨床化潛力。
論文信息：Shao Lei, Gao Qing, Xie Chaoqi, et al. Bioprinting of Cell-Laden Microfiber: Can It Become a Standard Product?, Advanced Healthcare Materials, 2019, 8(9): 0-1900014.

5. Biofabrication(IF=7.236)
具有側(cè)孔的GelMA復(fù)雜支架打印

一句話概括：基于納米黏土的自支撐策略，實(shí)現(xiàn)了具有明顯側(cè)孔的以GelMA復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高效打印。
論文信息：Gao Qing, Niu Xuefeng, Shao Lei, et al. 3D printing of complex GelMA-based scaffolds with nanoclay, Biofabrication, 2019, 11(3):0-035006.

6. Bio-Design and Manufacturing
生物3D打印帶介觀孔隙結(jié)構(gòu)的大尺寸體外組織

一句話概括：設(shè)計(jì)了載犧牲微明膠/GelMA復(fù)合生物墨水，實(shí)現(xiàn)了介觀孔隙網(wǎng)絡(luò)活性結(jié)構(gòu)的高效打印。
論文信息：Lei Shao, Qing Gao, Chaoqi Xie, et al. Sacrificial microgel-laden bioink-enabled 3D bioprinting of mesoscale pore networks , Bio-Design and Manufacturing, 2020, 3: 30-39.

7. Advanced Healthcare Materials(IF=6.27)
帶營養(yǎng)輸送網(wǎng)絡(luò)的同步生物打印方法

一句話概括：提出了共軸生物3D打印，即打印單元一半是載細(xì)胞墨水一半是犧牲墨水的水凝膠絲，可實(shí)現(xiàn)超過1cm尺寸活性結(jié)構(gòu)的制造。
論文信息：Shao Lei, Gao Qing, Xie, Chaoqi, et al. Synchronous 3D Bioprinting of Large-Scale Cell-Laden Constructs with Nutrient Networks, Advanced Healthcare Materials, 2019, 30: 201901142.

8. Biofabrication(IF=7.236)
血管化大尺寸組織的同軸生物3D打印方法

一句話概括：耦合犧牲打印和同軸打印工藝，提出了組織/血管同軸3D打印思路，實(shí)現(xiàn)了血管化大尺寸組織的打印及體外長時(shí)間培養(yǎng)。
論文信息：Lei Shao, Qing Gao, Chaoqie Xie, et al. Directly coaxial 3Dbioprinting of large-scale vascularized tissue constructs, Biofabrication,2020.